蛋白质及其衍生物作为生命体最重要的物质基础,广泛存在于自然界中。相比于人工合成的聚合物材料,蛋白质及其衍生物材料具有良好的生物相容性和优异的降解特性,被越来越多的被应用在各个研究领域。在蛋白质高分子结构上存在许多带电荷的活性位点,使其可以方便地进行生物/化学修饰,也可以采用多种微纳加工技术来制备蛋白质微纳结构。现如今,蛋白质材料在生物医学、生物光子学等前沿交叉领域受到了前所未有的关注。目前,应用于加工蛋白质材料的方法主要包括微压印技术、紫外光刻技术、静电纺丝技术、电子束刻蚀、微注射技术、飞秒激光直写技术,3D打印技术等。其中飞秒激光直写技术具有高精度,真三维的特点,且对加工的材料产生较低的附带热损伤,使得飞秒激光加工在蛋白质微纳结构的制备方面具有良好的适用性。考虑到飞秒激光加工属于一种非接触、无掩膜的技术手段,在加工过程中能够避免细菌等杂质的引入,保证有机材料的生物活性,在众多蛋白质材料加工方法中呈现独特优势。通过对飞秒激光加工光路的设计,可以实现在任意环境和衬底上对特定材料的修饰,甚至可以在活体细胞附近进行材料原位加工,如蛋白质微纳结构的制备,从而实现生物微纳集成。然而飞秒激光微纳加工技术在蛋白质微纳结构的制备方面仍处于研究的起步阶段。一方面,相比于目前较为热门的3D打印技术,飞秒激光加工技术对材料内部网格密度的高精度控制能力还没有得到充分的发挥与重视。另一方面,可用于加工的蛋白质材料局限于牛血清白蛋白等已成功制备的材料,对其它功能型蛋白质的研究较少。本论文利用飞秒激光直写技术实现了多种蛋白质材料的微纳结构化。研究了丝胶蛋白质及其与银纳米复合材料的微纳加工,成功制备了多种真三维结构的微纳器件并应用于诱导细胞生长;还制备了基于牛血清白蛋白的Y型光功分器,利用蛋白质材料本身对溶液中离子浓度敏感的特性,实现了微型功分器对环境pH值变化的响应调谐。具体内容包括:一,实现了对丝胶蛋白质微纳结构的飞秒激光直写过程。系统的介绍了从飞秒激光直写加工系统搭建;到从蚕茧中制备丝胶蛋白质粉末,再配置用于飞秒激光加工的丝胶蛋白质和光敏剂亚甲基蓝的混合溶液,最终利用飞秒激光制备出丝胶蛋白质二维/三维微纳结构;进一步,我们配置了丝胶蛋白质和银盐溶液的复合材料,利用飞秒激光实现了丝胶蛋白质对银离子的生物矿化效果,制备了丝胶与银的复合微纳结构,并通过调控参数实现了对复合微纳结构中银含量的调节二,详细探讨了飞秒激光直写丝胶蛋白质微纳结构的相关物理化学性质。发现丝胶微纳结构具有很高的杨氏模量,在空气中的杨氏模量可以达到3.35 GPa,远高于其它蛋白质微纳结构的杨氏模量。用405 nm的光对丝胶蛋白质微纳结构进行激发,测试了荧光光谱,结果表明飞秒激光作用后丝胶蛋白质发生交联荧光发射谱上会产生多个荧光发射峰,如463 nm和514 nm处的荧光发射峰等,这些荧光基团同时发射荧光在宏观上表现为肉眼可见的蓝色荧光效果。我们还测试了丝胶微纳结构ATR-FTIR光谱以及生物酶降解效果。最终将飞秒激光加工的丝胶微纳结构用于细胞培养,证明了丝胶微纳结构对细胞生长具有一定的诱导效果。三,调控飞秒激光加工微纳结构时的参数,制备了基于牛血清白蛋白的Y型功分器。利用飞秒激光三维可设计的加工能力,在蛋白质Y结型微光学功分耦合器的分叉位置制成一种半反半透镜效果的微界面结构,可以将功分器的分光比率由未加入此微界面的1:1,提高到3:1。采用另一种“三叉微界面”设计方式,实现了器件对环境中pH值变化的响应探测效果,当溶液环境中pH值从2.0到6.0范围变化时,两分支的分光比从1.48:1变化到1.85:1,且这一过程是可逆的。综上,在本论文中,利用飞秒激光直写工艺制备了基于丝胶蛋白的微纳结构,为诱导细胞生长,软骨组织细胞培养等提供了高效的方法。另一方面,利用蛋白质侧链氨基酸携带电荷的性质,以及飞秒激光直写高精度的点控制能力,实现了微光学器件对环境pH值的响应调谐。相信本文工作将有助于推动飞秒激光直写技术在生物、医疗等方面的发展和应用。